Паровой двигатель Джеймса Уатта

Следующий шаг в развитии двигателестроения связан с открытием в 1761 г. понятия скрытой теплоты, названной в последствии энтальпией, и разработкой методов ее расчета. Исследования проводил Джозеф Блэк, (Joseph Black, 1728-1799), профессор университета Глазго, которому помогал выпускник университета, "гражданский инженер" Джеймс Уатт (James Watt, 1736-1819).

Фундаментальное для дальнейшего развития техники явление было открыто в результате исследования причин неизменности температуры смеси воды и тающего льда в при ее нагревании.

Осознание возможности выполнения полезной работы путем использования скрытой энергии пара и установление ее численной взааимосвязи с температурой и давлением рабочей среды стало возможным только после завершения формирования кинетической теории газов и понимания сущности энергии, на что потребовалось почти 60 лет.

Хронология формирования теоретической базы термодинамики

1709: Изобретение спиртового термометра, Габриэль Фарангейт (Gabriel Fahrenheit);

1714: Закон сохранения энергии (первый закон термодинамики), Готфрид Лейбниц (Gottfreid Leibniz);

1714: Изобретение ртутного термометра, Габриэль Фарангейт (Gabriel Fahrenheit);

1724: Открытие явления переохлаждения воды, Габриэль Фарангейт (Gabriel Fahrenheit);

1731: Водо-спиртовой термометр, Рене Реомюр (Rene Reaumur);

1738: Кинетическая теория газов, Данил Бернулли (Daniel Bernoulli);

1738: Гидродинамика, Данил Бернулли (Daniel Bernoulli);

1742: Обратная стоградусная температурная шкала, Андреас Цельсий (Anders Celsius);

1743: Прямая температурная шкала Цельсия, Жан Кристин (Jean Christin);

1743: Введение понятия энергии в Ньютоновскую механику, Жан де Аламбер (Jean d'Alembert);

1744: Введение понятия энергии в гидродинамику, Жан де Аламбер (Jean d'Alembert);

1744: Открытие взаимосвязи температуры со скоростью движения молекул, Михал Ломоносов (Mikhail Lomonosov);

1748: Закон сохранения массы и энергии, Михал Ломоносов (Mikhail Lomonosov);

1752: Открытие вязкости жидких сред, Жан де Аламбер (Jean d'Alembert);

1761: Опыты по фазовым превращениям воды. Открытие скрытой теплоты, Джозеф Блэк (Joseph Black) – официальная дата появления термодинамики.

В 1765 г. Джеймс Уатт создает первую действующую модель двигателя, рабочий ход которого обеспечивался не созданием вакуума, а избыточным давлением, подаваемым в цилиндр для подъема груза.

В период с 1765 по 1769 Уатт создает последовательный ряд все более мощных моделей и в 1769 г. получает патент на свое изобретение. Несмотря на то, что первые двигатели Уатта были одностороннего действия, т.к. для шахтных подъемников не было необходимости обеспечивать полезную нагрузку обратного хода, преимущество его перед двигателем Ньюкомена была очевидна – мощность двигателя определялась уже не только габаритами цилиндра, но и давлением пара.

С 1774 на заводе М. Болтона (Matthew Boulton), вблизи Бирмингема, начинается выпуск насосов Дж. Уатта, представляющих модернизированный вариант насоса Ньюкомена.

Начало эпохи транспортного машиностроения относится к 1781 г., когда Уатт создает двигатель с вращающимся моментом на валу, на котором впервые применяются планетарный механизм преобразования поступательного движения, регулятор частоты вращения и водомерное стекло на котле.

В 1784 г. Уатт создает первый двигатель двойного действия с кривошипно-шатунным механизмом, который на долгие годы стал главной энергетической установкой морских паровых судов

С созданим парового двигателя двухстороннего действия с КШМ начинается разделение энергетических установок на стационарные и транспортные. Объектом дальнейшего рассмотрения является конкретный класс транспортных объектов - судовые энергетические установки, тепловозные, автомобильные и авиационные рассматриваются только в целях сравнительного анализа их конструктивных и технических параметров.

Статьи по теме:

Функционирование системы при различных режимах работы двигателя
Каждый цилиндр имеет свою форсунку с электромагнитным управлением, впрыскивающую топливо перед впускным клапаном. Впрыск согласован с частотой вращения коленчатого вала двигателя. Информация о частот ...

Компоновка оборудования на плане цеха и определение необходимой площади цеха
Размещение оборудования на плане цеха: а – главное помещение цеха; б – кабинет мастера и бригадира; в – помещение для проверки электронной аппаратуры; г – помещение для проверки микропроцессорной тех ...

Процессы расширения и выпуска
Средний показатель адиабаты расширения k2 определяем по номограмме (см. рис.29 [1,с.57]) при заданном e =7,5 для соответствующих значений Tz и α , а средний показатель политропы расширения n2 оц ...